TWI643007B - 背光模組 - Google Patents

Abstract

一種背光模組，包含導光板、光源、以及光學片。導光板包含底面、入光面及出光面，在入光面上具有沿入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一入光區及複數個第二入光區。在第一入光區中設置有第一入光微結構，從第一入光區入射的光線的發散幅度不同於從第二入光區入射的光線的發散幅度。光源包含沿入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一子光源及複數個第二子光源。第一子光源分別面向第一入光區，而第二子光源分別面向第二入光區。藉此，可以透過控制第一子光源或第二子光源產生不同的入射光發散幅度，來調整顯示面板的光學視角。

Description

背光模組

本發明涉及顯示器領域，尤其是顯示器的背光模組。

隨著使用者對於個人隱私的重視，許多人在可攜式3C產品上，貼附視角控制片(privacy filter)以保護隱私。視角控制片藉由限制光路，使旁人的眼睛與顯示面板間超過特定角度時就無法看到顯示面板上所顯示的資訊。

視角控制片放置於顯示面板上，會影響顯示面板的光學性質，顯示面板呈現亮度變暗。另外，當欲將視角回復時，僅能手動將視角控制片移除，相當不便也不環保。

本發明提供一種背光模組，其包含一光學片、光源、以及光學片。一導光板包含出光面、相對於出光面的底面、連接出光面與底面的一入光面、以及複數個第一入光微結構。出光面上具有複數個第一稜柱，底面上具有複數個第二稜柱，入光面具有沿入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一入光區及複數個第二入光區。第一入光微結構設置於第一入光區，因而從第一入光區入射的光線的發散幅度不同於從第二入光區入射的光線的發散幅度。光源包含沿入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一子光源及複數個第二子光源。第一子光源分別面向第一入光區，第二子光源分別面向第二入光區。光學片位於出光面的上方，光學片面向出光面的表面具有複數個第三稜柱。

根據本發明實施例之背光模組，其提供至少二種具有不同光線發散幅度的入光區來改變入射的光線的發散幅度，致使所應用之顯示器可具有不同的可視角度供使用者選擇，而無須借助視角控制片等元件。此外，還可以配合導光板的底面、出光面、以及光學片上的稜柱設置，更進一步地優化光場分佈。

圖1為本發明一實施例中背光模組的側視示意圖、圖2為本發明一實施例中另一視角的側視示意圖、圖3為圖1中A區域的第一實施例的上視示意圖、圖4為圖3中光發散角度的示意圖。

如圖1至圖4所示，背光模組1包含導光板10、光源30、以及光學片50。導光板10包含出光面11、相對於出光面11的底面13、連接出光面11與底面13的入光面15、以及複數個第一入光微結構25。出光面11上具有複數個第一稜柱21。第一稜柱21能決定光線L的折射角，以改變光線L傳遞的方向，進而將光線L導引朝向光學片50。底面13上具有複數個第二稜柱23。第二稜柱23能決定抵達底面13之光線L的反射角，以使得光線L能受到散射及反射而至抵達出光面11。

入光面15具有複數個第一入光區151及複數個第二入光區153，並且第一入光區151與第二入光區153沿著入光面15的長邊方向DL交錯排列。第一入光微結構25設置於第一入光區151，並且使得從第一入光區151入射的光線L的發散幅度不同於從第二入光區153入射的光線L的發散幅度。

在一些實施例中，除了第一入光區151設置有第一入光微結構25而為非平面外，入光面15的其他區域皆共平面。在此，亦可視入光面15為一參考平面，第一入光微結構25由參考平面的一部分凸起或凹陷。更詳細地，第一入光區151與第二入光區153實質上位於相同的平面，第一入光微結構25的底面與第二入光區153實質上共平面。

本實施例中，光源30包含複數個第一子光源31及複數個第二子光源33，第一子光源31及複數個第二子光源33沿平行於入光面15的長邊方向DL交錯排列。第一子光源31分別面向第一入光區151、第二子光源33分別面向第二入光區153。光學片50位於出光面11的上方。光學片50面向出光面11的表面具有複數個第三稜柱51。第三稜柱51能準直光學片50的出光，藉以將由導光板10之出光面11所輸出的光線L導引朝向面板模組(未顯示)的方向。

第一實施例中，如圖3所示，第一入光微結構25是由第一入光區151向外突出。從俯視出光面11的角度來看，第一入光微結構25大致為複數個三角形。其中，第一入光微結構25的各個三角形具有頂角θ，並且頂角θ的範圍可介於60至150度之間。在此僅為示例，實際上第一入光微結構25的形狀，或是頂角θ的範圍並不限於此，例如，第一入光微結構25的形狀亦可以為半圓、矩形、多邊形等。

第一入光微結構25的形狀、結構、或是夾角可以配合光源30本身的光線L發散幅度來調整以及預期與第二入光區153的出光的發散幅度的差異來決定。例如，如圖4所示，在此設計使得第一子光源31產生的光線L，再經由第一入光微結構25後，相較於第二子光源33通過第二入光區153的光線L，在Y方向產生較大的光線L發散幅度。從而在開啟第一子光源31時，使用此背光模組1的顯示器在此狀態下，具有較廣的視角範圍。而在開啟第二子光源33時，使用此背光模組1的顯示器在此狀態下具有到較窄的可視角範圍，從而能夠在使用者欲保持隱私的狀況來使用。在此僅為示例，反之，亦可設計第一入光微結構25使第一子光源31產生的光線L，再經由第一入光微結構25後，相較於第二子光源33通過第二入光區153的光線L，在Y方向產生較小的光線L發散幅度，從而能夠在在開啟第一子光源31時，使用此背光模組1的顯示器在此狀態下，具有較窄的視角範圍，滿足使用者欲保持隱私的狀況來使用。

在一些實施例中，第一入光微結構25可以透過射出成形或壓印的方於製作導光板10時一體成形於入光面15上，也可以是以外貼的方式設置於入光面15上。

圖5為圖1中A區域第二實施例的上視示意圖。在第二實施例中，如圖5所示，除了導光板10的入光面15上的第一入光區151具有第一入光微結構25外，入光面15的第二入光區153亦可設置第二入光微結構25。第一入光微結構25及第二入光微結構27沿著入光面15的長邊方向DL呈區塊交錯地排列。在此實施例中，第一入光微結構25是由入光面15的第一入光區151向外突出，第二入光微結構27是由入光面15的第二入光區153向外突出。

於此實施例中，第一入光微結構25及第二入光微結構27會對於進入第一入光區151及第二入光區153的光線L，產生光線L發散或聚斂產生相反的效果。例如，第一入光微結構25為散光結構，而第二入光微結構27為聚光結構，然而此僅為示例，實際上並不限於此。於另一實施例中，第一入光微結構25及第二入光微結構27亦可是對於進入第一入光區151及第二入光區153的光線L產生不同發散程度之發散的效果。於又一實施例中，第一入光微結構25及第二入光微結構27亦可是對於進入第一入光區151及第二入光區153的光線L產生不同聚斂程度之聚斂的效果。

當由光源30產生的光線L，經由第一入光微結構25時，會與直接穿過入光面15或是經由第二入光微結構27的光線L產生不同的光發散幅度。因此，應用此背光模組1的顯示器可以藉由控制不同的子光源，來達成不同的視角範圍。例如，當開啟光源30的第一子光源31時，使用此背光模組1的顯示器，可以因為第一入光微結構25的光發散效果，而具有較廣的視角範圍；而當開啟光源30的第二子光源33時，使用此背光模組1的顯示器，可以藉由第二入光微結構27的光聚斂效果，產生具有較窄的視角範圍。更進一步地，當同時開啟第一子光源31及第二子光源33時，更能提供使用此背光模組1的顯示器在視角方向上較高的亮度。因而，使用者可能基於自身所在的環境、情境、亮度來進行調整。

再次參閱圖5，在此實施例中，從俯視出光面11的角度來看，第二入光微結構27亦可以為三角形。但第二入光微結構27的頂角θ6與第一入光微結構25之頂角θ夾角不同。但實際上第二入光微結構27的結構、形狀並不限於此，也可為半圓形、矩形、或其他多邊形。

另外，在另外一些實施例中，第一入光微結構25或第二入光微結構27也可以是由第一入光區151由入光面15內凹陷的結構。此可透過壓印或是成形後的加工來實現。也就是，可視入光面15為一參考平面，第一入光區151設置有第一入光微結構25、第二入光區153也可以設置有第二入光微結構27，第一入光微結構25及第二入光微結構27可視為由參考面凸起或凹陷。在此，入光面15可以做為一參考平面，可已分別作為第一入光微結構25及第二入光微結構27的底面。更進一步地，無論第一入光微結構25及第二入光微結構27為凸出或是凹陷，第一入光微結構25的底面與第二入光微結構27的底面實質上為共平面。

再次參閱圖1至圖4，在此實施例中，背光模組1為側光式，光源30產生的光線由側邊的入光面15進入導光板10中，在導光板10內經多次反射後由出光面11上的第一稜柱21射出。各第一稜柱21具有第一頂角θ1，第一頂角θ1的範圍可為60至150度。於另一實施例中，第一頂角θ1的範圍可為80至130度。

底面13上的第二稜柱23，其形狀及方向不同於第一稜柱21，第二稜柱23能決定將抵達底面13的光線散射或反射朝向出光面11，以增加出光的效率。從俯視出光面11的角度來看，底面13上的第二稜柱23的剖面亦可為三角形。第二稜柱23與底面13夾有第一底角θ21與第二底角θ22，其中第一底角θ21較第二底角θ22靠近入光面15。第一底角θ21大於第二底角θ22。較佳地，第二底角θ22為1至10度。第一底角θ21可為75至90度。於另一實施例中，第一底角θ21可為75至88度。

再次參閱圖1及圖2，導光板10上第一稜柱21具有第一延伸方向D1，第二稜柱23具有第二延伸方向D2，第一延伸方向D1與第二延伸方向D2不同。在此，第一延伸方向D1與第二延伸方向D2不平行，其實質上可以為相互垂直，但此僅為示例，而不限於此。

再次參閱圖1及圖2。於此實施例中，第三稜柱51具有第三頂角θ3，頂角朝向出光面11。第三頂角θ3可為50至90度。於另一實施例中，第三頂角θ3可為55度至70度，以獲得較佳的光線準直效果。第三稜柱51於具有第四底角θ4與第五底角θ5。以剖面觀之，第四底角θ4較第五底角θ5靠近入光面15，其中第四底角θ4大於第五底角θ5。其中第四底角θ4可為60至90度。

再次參閱圖3至圖6，光源30可以為單一光條(light bar)，由一第一子光源31及第二子光源33交替地設置於支撐件35上而組成，支撐件35上可以為電路板來實施，其上包含驅動第一子光源31及第二子光源33的驅動電路(未顯示)。第一子光源31及第二子光源33可以為發光二極體、有機發光二極體等，但不限於此。第一子光源31及第二子光源33分別具有寬度d，且第一子光源31與第二子光源之間33夾有間隙D，其中d≦D≦2d。

圖6為現有技術光線的光場分佈的實驗曲線、圖7為本發明一實施例的光場分佈的實驗曲線。圖6的實驗是採用的現有技術的背光模組，也就是背光模組之導光板的入光面沒有任何微結構、圖7是採用如圖2之實施例的背光模組，且其第一入光微結構25為散光結構。在驅動第一子光源31的狀態，將兩者在出光面的Y方向進行比較。如圖6及圖7所示，圖6呈現的半輝度角約為正負20度、而圖7呈現的半輝度角約為正負30度，兩者光場分佈範圍的差約為20度。在此可以理解的是，透過第一入光微結構25來改變光場的分佈，在此狀態下，利用此背光模組1的顯示器，能產生較廣的視角範圍。

透過上述的實施例說明，可以理解的是，在導光板上入光面的局部區域設置入光微結構，光源中的部份子光源對應入光微結構而設置，由於入光微結構能夠改變入光區域的光線的發散幅度，從而能夠透過控制驅動不同區域的子光源，來改變背光模組的光場分佈。從而，使用者能依據其所屬的環境、亮度、隱私需求來自行控制，以符合其需要，而無須另外貼附視角控制片等外部元件。此外，還可以配合導光板的底面、出光面、以及光學片上的稜柱設置，更進一步地優化光場分佈。

雖然已經結合目前被認為是實用的示例性實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所公開的實施例，而是相反，旨在適用於各種修改和等同佈置包括在所附權利要求的精神和範圍內。

1‧‧‧背光模組

10‧‧‧導光板

11‧‧‧出光面

13‧‧‧底面

15‧‧‧入光面

151‧‧‧第一入光區

153‧‧‧第二入光區

21‧‧‧第一稜柱

211‧‧‧第一斜邊

23‧‧‧第二稜柱

231‧‧‧第二斜邊

25‧‧‧第一入光微結構

27‧‧‧第二入光微結構

30‧‧‧光源

31‧‧‧第一子光源

33‧‧‧第二子光源

35‧‧‧支撐件

50‧‧‧光學片

51‧‧‧第三稜柱

d‧‧‧寬度

D‧‧‧間隙

D1‧‧‧第一延伸方向

D2‧‧‧第二延伸方向

DL‧‧‧入光面的長邊方向

L‧‧‧光線

θ‧‧‧頂角

θ1‧‧‧第一頂角

θ21‧‧‧第一底角

θ22‧‧‧第二底角

θ3‧‧‧第三頂角

θ4‧‧‧第四底角

θ5‧‧‧第五底角

θ6‧‧‧第二入光微結構的頂角

通過參照附圖進一步詳細描述本發明的示例性實施例，本發明的上述和其他示例性實施例，優點和特徵將變得更加清楚，其中： 圖1為本發明一實施例中背光模組的側視示意圖； 圖2為本發明一實施例中另一視角的側視示意圖； 圖3為圖1中A區域第一實施例的上視示意圖； 圖4為圖3中光發散角度的示意圖； 圖5為圖1中A區域第二實施例的上視示意圖； 圖6為現有技術光線的光場分佈的實驗曲線；以及 圖7為本發明一實施例的光場分佈的實驗曲線。

Claims (9)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，包含：一出光面；一底面，相對該出光面；一入光面，連接該出光面與該底面，其中該出光面上具有複數個第一稜柱，該底面上具有複數個第二稜柱，該入光面具有沿該入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一入光區及複數個第二入光區；複數個第一入光微結構，設置於該等第一入光區，其中，從該等第一入光區入射的光線的發散幅度不同於從該等第二入光區入射的光線的發散幅度，其中該等第一入光微結構為散光結構；以及複數個第二入光微結構，該等第二入光微結構設置於該等第二入光區，其中該等第二入光微結構為聚光結構；一光源，包含沿平行該入光面的長邊方向交錯排列的複數個第一子光源及複數個第二子光源，其中該等第一子光源分別面向該等第一入光區，該等第二子光源分別面向該等第二入光區；以及一光學片，位於該出光面的上方，其中該光學片面向該出光面的表面具有複數個第三稜柱。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中各該第一稜柱具有一第一頂角，該第一頂角為60至150度。
3. 如請求項1所述之背光模組，其中各該第一稜柱具有一第一延伸方向，各該第二稜柱具有一第二延伸方向，該第一延伸方向與該第二延伸方向不同。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中各該第二稜柱具有一第一底角與一第二底角，該第一底角較該第二底角靠近該入光面，其中該第一底角大於該第二底角。
5. 如請求項4所述之背光模組，其中該第二底角為1至10度。
6. 如請求項1所述之背光模組，其中各該第三稜柱具有一第三頂角，且該第三頂角為50至90度。
7. 如請求項6所述之背光模組，其中各該第三稜柱具有一第四底角與一第五底角，該第四底角較該第五底角靠近該入光面，其中該第四底角大於該第五底角。
8. 如請求項1所述之背光模組，其中該等第一子光源及該等第二子光源分別具有一寬度d，該些第一子光源與該等第二子光源之間夾有一間隙D，其中d≦D≦2d。
9. 如請求項1所述之背光模組，其中該入光面的該等第一入光區及該等第二入光區為共平面。